Раздел 2. Компьютерные системы. Аппаратная конфигурация пк

Глава 2.1. История развития компьютерной техники.

2.1.1. От абака до первых эвм.

Современные компьютеры – это результат многовековой эволюции развития вычислительных устройств. Перечислим основные этапы этого процесса.

Наиболее древним вычислительным устройством следует считать абак, появившийся в Азии в четвертом тысячелетии но н.э. Он представлял глиняную пластину с желобами, в которые раскладывались камни.

Более совершенное устройство, похожее на абак, появилось в России – это всем известные русские счеты.

В средневековой Европе вместо абака стали использовать разграфленные таблицы (table), которые обычно наносили на поверхность стола.

Идея первого автоматического вычислительного устройства принадлежит гениальному итальянцуЛеонардо да Винчи(1452-1519). В его дневниках был обнаружен ряд рисунков, которые оказались эскизным наброском суммирующей вычислительной машины на зубчатых колесах, способной складывать 13-разрядные десятичные числа.

В 1641-1642 гг. французский ученый Блез Паскаль, на основе зубчатых колес создает действующую суммирующую машину («паскалину»), способную складывать шести- и восьмиразрядные десятичные числа. Было создано примерно 50 образцов машин.

В 1673 г. немецкий математик и философ Г.В. Лейбниц(1646-1717) создал первый механический калькулятор, который мог выполнять операции умножения и деления.

Чарльз Беббидж(1791-1871) в1836-1848годах разработал проект «аналитической машины», которая явилась механическим прототипом появившихся спустя столетие ЭВМ. В ней предполагалось иметь те же, что и в современных ЭВМ, пять основных устройств: арифметическое, памяти, управления, ввода, вывода. Для арифметического устройства Ч. Беббидж использовал зубчатые колеса. Программа выполнения вычислений записывалась на перфокартах (пробивками), на них же записывались исходные данные и результаты вычислений. В число операций, помимо четырех арифметических, была включена операция условного перехода и операции с кодами команд. Автоматическое выполнение программы вычислений обеспечивалось устройством управления.

Живший в те же годы, – Джордж Буль(1815-1864) разработал алгебру логики (алгебра Буля) нашедшую применение, когда понадобился математический аппарат для проектирования схем ЭВМ, использующих двоичную систему счисления.

В 1936году выдающийся математикАлан Тьюрингопубликовал статью « О вычислимых числах», в которой предложил схему абстрактной математической машины (машины Тьюринга), позволяющей решать самые разнообразные теоретические вопросы информатики. Во время Второй мировой войны Тьюринг принял участие в разработке первых в мире вычислительных устройств на электронных лампах. Эти работы проводились в режиме строжайшей секретности, поэтому об их результатах стало известно значительно позже. Была построена и успешно эксплуатировалась первая в мире специализированная цифровая вычислительная машина «Колоссус» на электронных лампах (2000 ламп). Одновременно А. Тьюринг совместно с Г. Уэлчманом и Г. Кином создал дешифровочную машину «Бомба» для расшифровки секретных радиограмм немецких радиостанций.

После войны А. Тьюринг принял участие в создании универсальной ламповой ЭВМ. В память об А. Тьюринге установлена премия его имени за выдающиеся работы в области математики и информатики

В 1937г. немецкий математик (тогда еще студент) Конрад Цузе(1910-1985) ничего не знавший о машине Беббиджа, разработал механическую машинуZ1 с использованием двоичной системы счисления. Через год он ее усовершенствовал, создав машинуZ2, в которой вместо механического арифметического устройства было применено устройство на телефонных реле. Наконец, в1941 г. Цузе с участием Г. Шрайера создает первую в мире полностью релейную цифровую вычислительную машинуZ3, содержащую около 2000 реле. Во время Второй мировой войны К. Цузе создал две специализированные релейные машины S1 и S2 военного назначения – для расчета крыльев самолетов-снарядов и для управления этими снарядами.

В 1944г. в США ученый Гарвардского университетаГовард Айкен(1900-1973) создает первую в США (тогда считалось первую в мире) релейно-механическую цифровую вычислительную машину МАРК-1. По своим характеристикам (производительность, объем памяти) она была близка к Z3. В машине использовалась десятичная система счисления. Как и в машине Беббиджа, в счетчиках и регистрах памяти использовались зубчатые колеса. Управление и связь между ними осуществлялась с помощью реле, число которых превышало 3000. Г. Айкен не скрывал, что многое в конструкции машины он заимствовал у Ч. Беббиджа.

В 1945 г. в Пенсильванском университете в США была завершена работа по созданию первой вычислительной машины на электронных лампах для управления артиллерийскими орудиями. Руководил работами физикДжон Мочли(1907-1986). Устройство, названное ЭНИАК, содержало 20 тысяч электронных ламп, его размеры составляли 26 м в длину, 6 м в высоту, вес 35 тонн, производительность устройства в 1000 раз превышала производительность МАРК‑1.

В 1945 г. в процессе разработки на основе ЭНИАК более совершенного устройства ЭДВАК к работам в Пенсильванском университете подключился выдающийся математик Джон фон Нейман (1903-1957), который сформулировал в отчете по ЭДВАК (июнь 1946 г.) основные принципы построения электронных вычислительных машин, получившие название архитектуры фон Неймана.

Создание ЭДВАК и формулировку принципов фон Неймана в 1946 г. принято считать началом эры электронной вычислительной техники, т.к. все последующие вычислительные устройства состояли из электронных элементов и строились в соответствии с архитектурой фон Неймана. Эти устройства стали называться электронно-вычислительными машинами (ЭВМ) или компьютерами.

Первая в СССР и континентальной Европе вычислительная машина – МЭСМ (малая электронно-счетная машина) была разработана в Киеве, в Институте электротехники, под руководством и при непосредственном участии академика С. А. Лебедевав1951 г.

МЭСМ имела скорость 50 операций в секунду, содержала 6000 электронных ламп и занимала несколько комнат.